我國人工合成酵母染色體 開啟生命新紀(jì)元

清華大學(xué)的戴俊彪團(tuán)隊(duì)，則設(shè)計合成了12號染色體。在研究中，他們開發(fā)了長染色體分級組裝的策略，即：首先通過大片段合成序列，在6個菌株中分別完成了對染色體不同區(qū)域內(nèi)源DNA的逐步替換;然后利用酵母減數(shù)分裂過程中同源重組的特性，將多個菌株中的合成序列進(jìn)行合并，獲得完整的合成型染色體。針對12號染色體上存在的高度重復(fù)的核糖體RNA編碼基因簇進(jìn)行刪除及工程化改造，并利用修改后的重復(fù)單元在基因組多個位點(diǎn)重建了核糖體RNA編碼基因簇。“該工作奠定了未來對其他超大、結(jié)構(gòu)超復(fù)雜的基因組進(jìn)行設(shè)計與編寫的基礎(chǔ)，同時也證明了酵母基因組中rDNA(核糖體DNA)區(qū)域及其他序列均具有驚人的靈活度與可塑性。”戴俊彪表示。

深圳華大基因研究院與英國愛丁堡大學(xué)共同完成2號染色體的從頭設(shè)計與全合成(長770 Kb)，合成酵母菌株展現(xiàn)出與野生型高度相似的生命活性。該論文的第一作者、深圳國家基因庫合成與編輯平臺負(fù)責(zé)人沈玥介紹說，科研人員使用“貫穿組學(xué)(Trans-Omics)”方法，從表型、基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組五個層次系統(tǒng)地進(jìn)行基因型-表現(xiàn)型的深度關(guān)聯(lián)分析，證明了人工設(shè)計合成的釀酒酵母基因組可增加、可刪減的高度靈活性。”

令人欣喜的是，華大基因與愛丁堡大學(xué)合成的酵母菌株，不僅與野生型有高度相似的生命活性，而且對環(huán)境的適應(yīng)性大大加強(qiáng)，其進(jìn)化速度呈幾何級提高。

人工合成4條酵母染色體，價值幾何?

“2000年公布的人類基因組測序，中國只承擔(dān)了百分之一的工作，這次我們完成了釀酒酵母染色體合成的四分之一，可以說是中國在合成生物學(xué)領(lǐng)域取得的突破性成果，進(jìn)一步奠定了我國在這一領(lǐng)域的國際地位。”楊煥明說，“兩相比較，不難看出我們在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的巨大進(jìn)步。在釀酒酵母設(shè)計與合成研究中，我們已由‘跟跑’轉(zhuǎn)為‘并跑’，今后‘領(lǐng)跑’也不是不可能。”